密立根油滴实验制图.doc

密立根油滴实验制图表1 每颗油滴的电荷量表(10-19 C)油滴序号12345678910电量(10-19C)3.04 4.836.347.7712.5018.2227.0528.8730.1361.0电量为e的倍数234581117181938根据表5-2绘制下图5-1。以自然数n为横坐标, 以所测得的电荷量q 为纵坐标作n - q 方格图. 自原点向测量值中最小电荷量的格点依次作射线, 若有某一射线与图中所经格点均相交, 则证明电荷的不连续性,且将各格点对应电荷值除以格点下对应的n 值并取平均即求得元电荷量。就是所求电子电荷ei 的值。图2 作图法数据处理（取表1的数据）由表2知道油滴中带最少电荷值3.0410-19 C.取q 电荷量子数n =1，那么按照q = ne 假设，由图5-1，连接黄线得一条直线，发现黄线没有完全落在垂直线与水平电量线上，说明不满足， q 电荷量子数不为1；同理，取n=2 连接得红线，红线完全落在垂直线与水平电量线相交点上；n =3连接得蓝线，蓝线完全没有落在垂直线与水平电量线上，q 电荷量子数不为1。因为黄线与水平线上各个相交点近似与各条垂直线重合，应该取的是红线，得出电荷值3.0410-19 C的n=2，此方法证实了电子的量子化特性，但是估算值与整数的接近程度均不好，甚至相差太远， 则此方法误差较大，甚至失效。 如n=4的估算值恰恰应取第3组。假设根据已知用第3组估算值处理数据,所得的结果1.512 10-19 C，与元电荷的公认值e = 1. 602 10-19 C 的相对误差超过10%，误差是相当的大,可见无法处理该组实验数据。5.3 对作图法的改进 由上文可以看出, 作图法处理结果中，当qmin =3.0410-19 C 时,根据e的公认值判断可知误差较大，由此可见该方法确实有一定的局限性。作图法局限性即要求qmin要有足够的精确度。 若qmin误差较大,则得不到预想的结果。由于上表选了最小的电荷作qmin，结果是有误差大于10%，针对以上出现的问题，因此取次最小的qi 为新的qmin去作相同的处理。其他步骤和作图法相同改进后的图表如下：表3 每颗油滴的电荷量表(10-19 C)油滴序号12345678910电量(10-19C)3.04 4.836.347.7712.5018.2227.0528.8730.1361.0横坐标表示自然数n(0、1、2、3、4、)；纵坐标表示油滴的电荷量q，将表3的每颗油滴的电荷量表中的数据分别描绘坐标图如图5-2电子电量坐标图，根据图5-2电子电量坐标图可以看出各点的连线逼近一条直线，分别用实验测得的油滴的电荷量q1 、q2 、qi 、qn 依次除以其中横坐标对应的n值,结果如表5-3所示图4 电子电量坐标图表5-3 改进后的数据表qi电荷量10-19 C坐标ne(10-19 C)e平均10-19 C3.0421.5771.5984.8331.5706.3441.5127.7751.60712.5081.60318.22111.59827.05171.60728.87181.59230.13191.59961.01381.601=1.59810-19 C =0.87% 电荷量的实验值为（1. 5980.0087）10-19 C ,与公认值的误差小于 1 % ,可见取次最小电荷量有效地克服了原来方法的局限性,提高了数